Desenvolvimento e validação de um modelo numérico para avaliação do comportamento de...Revista Sul-Americana de Engenharia Estrutural, Passo Fundo, v. 12, n. 2, p. 46-65, maio./ago. 2015
1 IntroduçãoNas últimas décadas, várias normas internacionais destinadas ao dimensionamento de estruturas de aço têm estabelecido limites cada vez mais rigorosos para as flechas em vigas, o que normalmente requer elementos estruturais de maior inércia, elevando o peso dos mesmos. Entretanto, o aumento de peso da estrutura é um aspecto indesejável, já que isto aumenta o custo da construção. Deste modo, a busca de alternativas construtivas para o projeto de vigas de aço torna-se necessária em muitas situações. Dentre essas alternativas, encontram-se as vigas treliçadas e as vigas alveolares.As vigas alveolares são produzidas a partir de perfis laminadas, realizando-se um corte em ziguezague, sucedido pela soldagem, como se mostra na Figura 1a. Pode-se também inserir chapas intermediárias entre as metades do perfil (Figura 1b). As vigas com aberturas hexagonais ou octogonais, como mostrado na Figura 1, são denominadas vigas casteladas e as vigas com aberturas circulares (Figura 2) são chamadas vigas celulares. A presença das aberturas na alma das vigas implica em uma mudança no comportamento estrutural destas, e, em alguns casos as tornam mais susceptíveis à ocorrência de fenômenos de instabilidade.Neste trabalho apresenta-se um modelo de elementos finitos elaborado com auxí-lio do software ABAQUS para estimativa da capacidade resistente e a determinação do modo de colapso, com enfoque para as vigas com susceptibilidade à flambagem dos montantes de alma.Revista Sul-Americana de Engenharia Estrutural, Passo Fundo, v. 12, n. 2, p. 46-65, maio./ago. 2015
2 Principais modos de colapso em vigas alveolaresA presença das aberturas nas vigas alveolares provoca uma mudança em seu comportamento estrutural, levando-as a apresentar modos de colapso diferentes das vigas de alma cheia. O aumento da esbeltez da alma nas vigas alveolares e a presença de chapas com bordas não apoiadas (região das aberturas) torna o elemento estrutural mais susceptível a fenômenos de instabilidade localizada.Estudos experimentais realizados nas últimas décadas identificaram diversos modos de colapso em vigas alveolares (Kerdal e Nethercot 1984;Demirdjian 1999). Os furos na alma não apenas alteram a importância relativa dos diferentes modos de colapso possíveis, como também criam a possibilidade de novos modos. Os modos de colapso mais frequentes nas vigas alveolares são: formação de mecanismo por flexão; flambagem lateral com torção; formação de um mecanismo Vierendeel; ruptura da solda no montante de alma e flambagem do montante de alma por cisalhamento ou por compressão.
Mecanismo por flexãoSegundo Demirdjian (1999), em seções compactas, as vigas alveolares atingem a carga máxima pela plastificação dos tês. Toprac e Cook (1959) e Halleux (1967) apud Demirdjian (1999) apresentaram casos de vigas casteladas que sofreram colapso por formação de mecanismo de flexão.
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